*Bioteknologi*

A. Definisi bioteknologi

Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos(teknologi = penerapan), dan  logos (ilmu). Artinya, ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi. Dalam arti luas, bioteknologi ialah memanipulasi organisme atau komponen organisme tersebut untuk melakukan tugas – tugas praktis atau menghasilkan produk yang bermanfaat. Dengan kata lain, bioteknologi merupakan pemanfaatn organisme dan agen- agen biologis untuk menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan manusia. Hal itu berhubungan dengan pemanfaatan organisme atau komponen selulernya secara terarah dan terkontrol yang melibatkan multidisiplin serta merupakan palikasi terpadu antara mikrobiologi, biokimia, biologi sel, fisiologi, genetika molekuler, rekayasa genetika, dan teknik kimia.

Menurut Perhimpunan Bioteknologi Eropa, bioteknologi diartikan sebagai penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan. Dalam penerapan yang lain, bioteknologi saat sekarang biasa untuk rekayasa genetik. Rekayasa genetik merupakan usaha mengubah atau memanipulasi bahan atau materi genetik organisme secara invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi, atau memodifikasi gen sehingga didapatkan organisme dengan ciri kemampuan yang baru. Gen-gen yang digunakan untuk rekayasa genetik dapat berasal dari organisme sejenis atau organisme yang berbeda jenis tanpa mengenal batas spesies. Rekayasa genetik dilakukan dengan cara yang disebut teknik rekombinan DNA.  Teknik ini dilakukan di laboratorium dengan menggunakan peralatan yang canggih.

Berdasarkan dua pengertian bioteknologi tersebut, maka bioteknologi adalah penggunaan  biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Adapun rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain. Ciri-ciri utama bioteknologi sebagai berikut.

a. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.

b. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.

c. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.

            Objek kajian dan aplikasi bioteknologi mulai dari produksi makanan yang difermentasi, bahan kimia berupa antibiotika, enzim, etanol, asam cuka, asam sitrat, hingga produksi energi seperti biogas, fiksasi nitrogen, dan penemuan minyak. Saat ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun pada tumbuhan dan hewan.

B. Sejarah perkembangan bioteknologi

Bioteknologi telah dimanfaatkan di segala bidang, antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, dan pengelolaan lingkungan. Sebenarnya, pemanfaatan mikroorganisme telah dilakukan sejak dahulu kala. Misalnya, untuk membuat roti dan bir telah dimulai sejak 6.000 tahun SM dan pemanfaatan ragi untuk membuat roti yang mengembang dimulai sejak 4.000 tahun SM. Pada tahun 1512, tiga bahan kimia yang penting, yaitu aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari bakteri. Tahun 1797, Edward Jenner menggunakan mikroorganisme hidup untuk menghasilkan vaksin penyakit cacar. Tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilaksanakan pada tahun 1944. Pada ahun 1962, dimulai penggabungan uranium dengan bantuan mikrobia.

Louis Pasteur

            Bioteknologi makin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga ia dianggap sebagai Bapak Bioteknologi. Semula bioteknologi dikembangkan dalam kondisi yang tidak steril

Sekitar tahun 1940 diperkenalkan teknik sterilisasi kultivasi massa mikroorganisme untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi mikroorganisme. Caranya, dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi media dan bioreaktor serta menggunakan peralatan yang menghindari masuknya kontaminan sehingga hanya biokatalis yang diinginkan saja yang ada dalam reaktor. Sedangkan, perkembangan Bioteknologi secara modern terjadi setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950 yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya. Penemuan ekspresi gen, enzim pemotong DNA, menciptakan DNA rekombinan dengan menggabungkan DNA dari dua organisme yang berbeda, dan kloning merupakan contoh Bioteknologi modern.

Tabel perkembangan penerapan bioteknologi

C. Jenis bioteknologi

1. Bioteknologi konvensional

Disadari ataupun tidak sebenarnya manusia telah mengenal bahkan telah menerapkan bioteknologi dalam kehidupan sehari-hari sudah sejak jaman dulu. Ketika orang dulu telah mampu membuat tempe, tape serta minuman beralkohol, itu semua sebenarnya adalah penerapan dari bioteknologi. Orang dulu mendapatkan ilmu cara membuat tempe dan tape secara turun temurun dan tanpa melalui pengkajian secara ilmiah. Umumnya mereka membuat itu semua hanya untuk mencukupi kebutuhan mereka sendiri tanpa ada pemikiran untuk memperjualbelikan atau memproduksi dalam jumlah yang banyak. Dari sini dapat

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang  menggunakan organisme atau mikroba untuk menghasilkan  suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim.  Ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:

a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.

b)  Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.

c) Peralatan yang digunakan sederhana.

d) Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.

            Contoh rangkaian proses yang digunakan dalam bioteknologi konvensional dapat dilihat pada Gambar  5.1 Proses terjadi berurutan, dari tepung  menjadi glukosa oleh jamur Aspergillus,  selanjutnya glukosa diubah menjadi alkohol oleh jamur Saccharomyces. Rangkaian proses ini telah lama digunakan.

            Contoh lain yang lebih populer dapat kamu lihat ketika seseorang membuat tape. Pembuat tape  sebenarnya  hanya memelihara jamur ragi tape (mikroba pembuat tape) pada ketela pohon atau nasi ketan yang dijadikan substrat bagi jamur ragi. Pemeraman ketela pohon atau nasi ketan yang telah ditaburi ragi sebagai upaya untuk menciptakan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamur ragi, karena jamur ragi menyukai tempat yang gelap dan hangat.

2. Bioteknologi modern

            Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia. Rekayasa genetika adalah teknik pengambilan gen tertentu untuk menghasilkan organisme yang memiliki keunggulan secara genetik. Sedangkan, rekayasa biokimia seperti penggunaan tangki reaktor untuk pertumbuhan mikroorganisme untuk proses biologis tertentu supaya tidak terkontaminasi mikroorganisme lain. 

            Di dalam dua dekade belakangan ini telah terjadi beberapa peristiwa penting yang mendorong kemajuan dalam bioteknologi modern, yaitu sebagai berikut.

a. Meningkatnya harga bahan bakar fosil (bensin, minyak tanah, maupun solar) yang sangat tajam.

b. Pemakaian enzim – enzim ligase dan endonuklease yang dapat memotong DNA dan menyambungkannya kembali sehingga menghasilkan rekombinan baru dengan tujuan untuk memamanipulasi gen secara buatan.

c. Penemuan oleh Kohler dan Milstein (1975) yang memproduksi antibodi monoklonal dari memfusikan limfosit, myeloma, dan sel tumor.

Ciri-ciri bioteknologi modern adalah:

a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.

b)  Organisme  atau  mikroorganisme  digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.

c) Peralatan yang digunakan sudah modern.

d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.


Rangkuman  

Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos(teknologi = penerapan), dan  logos (ilmu). Artinya, ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi.Dengan kata lain, bioteknologi merupakan pemanfaatan organisme dan agen- agen biologis untuk menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan manusia.

Ciri-ciri utama bioteknologi sebagai berikut.

a. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.

b. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.

c. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.

            Pemanfaatan mikroorganisme telah dilakukan sejak 6.000 tahun SM. Pada tahun 1512, tiga bahan kimia yang penting, yaitu aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari bakteri. Tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilaksanakan pada tahun 1944. Pada ahun 1962, dimulai penggabungan uranium dengan bantuan mikrobia.

            Bioteknologi makin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga ia dianggap sebagai Bapak Bioteknologi. Perkembangan yang pesat dalam bidang biologi sel dan biologi molekuler sejak tahun 1960-an mendorong perkembangan bioteknologi secara cepat. Dewasa ini manusia telah mampu memanipulasi,  mengubah, dan/atau menambahkan sifat tertentu pada suatu organisme.

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang  menggunakan organisme atau mikroba untuk menghasilkan  suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim.  Ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:

a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.

b)  Menggunakan  secara  langsung  hasil  yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.

c) Peralatan yang digunakan sederhana.

d) Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.

            Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia.

Ciri-ciri bioteknologi modern adalah:

a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.

b)  Organisme  atau  mikroorganisme  digunakan  untuk  memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.

c) Peralatan yang digunakan sudah modern.

d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.